[发明专利]微生物燃料电池及其用途

说明书

本发明提供一种微生物燃料电池及其用途，所述微生物燃料电池包括：阳极，所述阳极负载有氧化有机物的第一微生物；阴极，所述阴极与所述阳极电连接，且所述阴极负载有还原铀酰离子的第二微生物和促进质子还原至氢气的催化剂，所述第二微生物利用氢气作为能量来源；质子交换膜，用于隔开所述阴极和所述阳极。本发明通过在阳极上负载氧化有机物的第一微生物及在阴极上负载还原铀酰离子的第二微生物和促进质子还原的催化剂，使本发明的微生物燃料电池在降解有机物的同时，还能够处理高浓度含铀废水，且处理效果较佳。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种微生物燃料电池及其用途。

背景技术

微生物燃料电池是指通过微生物催化将有机物中的化学能转化为电能，其原理为：微生物作为催化剂，氧化有机物使其产生电子和质子，电子经阳极和外电路流向阴极形成电流而产生电能，质子通过质子交换膜或阳离子交换膜靠近阴极，并作为部分电子受体，该部分电子受体经电子还原分别形成水；另外，有些高价的污染物质也可以作为最终电子受体，经电子还原形成无污染的物质。因此，微生物燃料电池在废水处理和能源系统中得到广泛的应用。

专利申请号为CN201920279491.6、专利名称为《一种用于含铀废水处理的微生物燃料电池》中记载，该微生物燃料电池以钛酸锂/石墨烯电极棒为阳极，磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极棒为阴极，导电率强，产电效率高，阳极室容纳有微生物和其培养液，阴极室容纳有六价铀废水，避免了六价铀对微生物的毒害作用，无二次污染，不需要提供电能，节能环保，投资少，效率高。

然而，上述微生物燃料电池对于低浓度含铀废水具有一定的处理效果，但对于高浓度含铀废水处理效果较差。

因此，需要研发一种能够处理高浓度含铀废水的微生物燃料电池。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的就是提供一种微生物燃料电池及其用途，通过在阳极上负载氧化有机物的第一微生物及在阴极上负载还原铀酰离子的第二微生物和促进质子还原的催化剂，使本发明的微生物燃料电池在降解有机物的同时，还能够处理高浓度含铀废水，且处理效果较佳。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的第一个方面提供了一种微生物燃料电池，所述微生物燃料电池包括：

阳极，所述阳极负载有氧化有机物的第一微生物；

阴极，所述阴极与所述阳极电连接，且所述阴极负载有还原铀酰离子的第二微生物和促进质子还原至氢气的催化剂，所述第二微生物利用氢气作为能量来源；

质子交换膜，用于隔开所述阴极和所述阳极。

在本发明一些可选的实施方案中，所述第一微生物为厌氧性微生物。

在本发明一些可选的实施方案中，所述厌氧性微生物选自地杆菌属细菌、希瓦氏菌属细菌、气单孢菌属细菌、地发菌属细菌、芽孢杆菌属细菌和酵母菌属细菌中的至少一种。

在本发明一些可选的实施方案中，所述第二微生物包含硫酸盐还原菌。

在本发明一些可选的实施方案中，所述硫酸盐还原菌选自脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属、脱硫单胞菌属、热脱硫杆菌属、脱硫叶菌属、脱硫菌属、脱硫球菌属、脱硫线菌属、脱硫八叠球菌属和脱硫杆菌属中的至少一种。

在本发明一些可选的实施方案中，所述第二微生物还包含反硝化菌。

在本发明一些可选的实施方案中，所述催化剂包含金属催化剂。

在本发明一些可选的实施方案中，所述金属催化剂选自镍、铜、铁、钴和钨中的至少一种。

在本发明一些可选的实施方案中，所述阴极的表面上涂覆有具有导电性的多孔材料，所述第二微生物负载于所述多孔材料上。